Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN  TIỂU LUẬN MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NGÀNH ĐIỆN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN GVHD: Lê Long Hồ SVTH: 1.Huỳnh Phan Trung Hiếu 09218041 2.Trần Vinh Bình 09208351 Page 1 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài : Việt Nam ta ngày phát triển và giàu mạnh. Một trong những thay đổi đáng kể là Việt Nam đã gia nhập “WTO”, một bước ngoặc quan trọng để đất nước thay đổi bộ mặt nghèo nàn của mình, để chúng ta con người Việt có cơ hội nắm bắt nhiểu thành tựu vĩ đại của thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành Điện Tử nói riêng. Trong công nghiệp rất nhiều máy sản xuất yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động với phạm vi rộng và chất lượng điều chỉnh tốt. Với sự ra đời và phát triển của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cấp cho mạch stator nhờ các bộ biến tần đã giải quyết được rất nhiều vấn đề mà thực tế sản xuất yêu cầu. Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi không ngừng thì chúng ta sẽ sớm lạt hậu và nhanh chóng thụt lùi. Chính vì điều này nhóm sinh viên chúng em đã chọn đề tài: “ TÌM HIỂU BIẾN TẦN ”. Là trong những thiết bị điều khiển động cơ ba pha với độ chính xác cao, công suất lớn, giá thành rẽ và tiết kiệm được năng lượng. Page 2 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ MỤC LỤC  Lời mở đầu Trang 01 Chương I CẤU TẠO BIẾN TẦN INVERTER I. Tìm hiểu về biến tần Trang03 1.Biến tần và tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp Trang 03 1.1.Biến tần là gì Trang 03 1.2.Phân loại biến tần Trang 03 1.3.Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp Trang 03 II.Sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động Trang 06 2.1.Sơ đồ khối Trang 06 2.2.Nguyên lí hoạt động của biến tần Trang 09 2.3.Các chức năng của màn hình hiển thị và các phím Trang 10 III.Các tham số cài đặt Trang 17 3.Các chức năng ứng dụng của tham số Trang 17 Chương II ỨNG DỤNG 1 Tiết kiệm điện Trang 35 2.Ứng dụng trong công nghiệp Trang 35 Page 3 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ CHƯƠNG I : CẤU TẠO CỦA BIẾN TẦN INVERTER I./ TÌM HIỂU BIẾN TẦN. 1.1 Biến tần là gì? - Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều từ tần số này sang dòng điện xoay chiều có tần số khác có thể thay đổi được. Đối với các biến tần dùng trong việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều thì ngoài việc thay đổi tần số thì nó còn có thể thay đổi điện áp ra khác với điện áp cấp vào biến tần. 1.2 Phân loại biến tần Biến tần thường được chia làm hai loại: - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp 1.2.1 Biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp là bộ biến đổi tần số trực tiếp từ lưới điện xoay chiều không thông qua khâu trung gian một chiều. Tần số ra được điều chỉnh nhảy cấp và nhỏ hơn tần số lưới ( f 1 < f lưới ). Loại biến tần này hiện nay ít được sử dụng. 1.2.2 Biến tần gián tiếp. Để biến đổi tần số cần thông qua một khâu trung gian một chiều vì vậy có tên gọi là biến tần gián tiếp 1.3 Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp. Biến tần với chức năng điều khiển vô cấp tốc độ động cơ cho phép người sử dụng điều chỉnh tốc độ cơ theo nhu cầu và mục đích sử dụng Chúc năng điều khiển tốc độ động cơ lên tối 16 cấp với khả năng kiểm soát thời gia tốc/ giảm tốc ,nhiều mức công suất phù hợp với nhiều loại động cơ .Có chức năng bảo vệ quá tải ,quá áp, thấp áp, quá dòng,thấp dòng ,quá nhiệt động cơ,nối đất….nó giúp nhười vận hành yên tâm không phải lo lắng về vấ đề mất kiểm soát trong quá trình vận hành Page 4 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Biến tần giúp các dây chuyền hoạt động tối ưu: tiết kiệm điện năng ,đồng bộ các thiết bị(động cơ) hoạt động trơ tru, thân thiện với người sử dụng và giảm thiểu chi phí bảo chì- bảo dưỡng Trong thực tế có rất nhiều hoạt động trong công nghiệp có liên quan đến tốc độ động cơ điện. Đôi lúc có thể xem sự ổn định của tốc độ động cơ mang yếu tố sống còn của chất lượng sản phẩm, sự ổn định của hệ thống… Ví dụ: máy ép nhựa làm đế giầy, cán thép, hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu, máy ly tâm định hình khi đúc… Vì thế, việc điều khiển và ổn định tốc độ động cơ được xem như vấn đề chính yếu của các hệ thống điều khiển trong công nghiệp. Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông … Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu của phụ tải cơ. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: • Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản xuất. • Biến đổi tốc độ góc của động cơ điện. Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh, đặc biệt linh hoạt khi ứng dụng các hệ thống điều khiển bằng điện tử. Vì vậy, bộ biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ theo phương pháp này. .Như tên gọi, bộ biến tần sử dụng trong hệ truyền động, chức năng chính là thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động cơ để thay đổi tốc độ động cơ nhưng nếu chỉ thay đổi tần số nguồn cung cấp thì có thể thực hiện việc biến đổi này theo nhiều phương thức khác, không dùng mạch điện tử. Trước kia, khi công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa phát triển, người ta chủ yếu sử dụng các nghịch lưu dùng máy biến áp. Ưu điểm chính của các thiết bị dạng này là sóng dạng điện áp ngõ ra rất tốt (ít hài) và công suất lớn (so với biến tần hai bậc dùng linh kiện bán dẫn) nhưng còn nhiều hạn chế như: Page 5 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ - Giá thành cao do phải dùng máy biến áp công suất lớn. - Tổn thất trên biến áp chiếm đến 50% tổng tổn thất trên hệ thống nghịch lưu. - Chiếm diện tích lắp đặt lớn, dẫn đến khó khăn trong việc lắp đặt, duy tu, bảo trì cũng như thay mới. - Điều khiển khó khăn, khoảng điều khiển không rộng và dễ bị quá điện áp ngõ ra do có hiện tượng bão hoà từ của lõi thép máy biến áp Ngoài ra, các hệ truyền động còn nhiều thông số khác cần được thay đổi, giám sát như: điện áp, dòng điện, khởi động êm (Ramp start hay Soft start), tính chất tải … mà chỉ có bộ biến tần sử dụng các thiết bị bán dẫn là thích hợp nhất trong trường hợp này. Page 6 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ II.SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 2.1.Sơ đồ khối Page 7 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Kí hiệu Tên Mô tả Mạch động lực R, S, T (L1,L2,L3) Ngõ vào cung cấp nguồn AC Nối đến nguồn cung cấp.Khi sử dụng nguồn AC một pha, nối vào R(L1) và S(L2).Khi sử dụng bộ biến đổi hệ số công suất cao (FR-HC) hoặc (FR-CV ) thì không cần nối đến bất kì đường nào. U, V, W Ngõ ra của inverter Nối đến động cơ 3 pha rotor lồng sốc P,PR (+,PR) Kết nối điện trở hãm Hai ngõ này được sử dụng để kết nối đến điện trở hãm P,N (+,-) Kết nối đến bộ phận hãm Hai ngõ này được kết nối đến bộ phận hãm và bộ biến đổi hệ số công suất lớn( FR-HC) P,P1 (+,P1) Nhân tố cải thiện hệ số công suất Không kết nối tắt giữa P(+) và P1, nối cuộn dây DC cải thiện hệ số công suất vào. Đất (Ground, Earth) chân nối đất inverter. Phải luôn nối đất cho inverter. Mạch điều khiển (tín hiệu vào) STF Khởi động động cơ quay thuận Khởi động động cơ quay thuận khi ngõ ra STF-SD là ON STR Khởi động động cơ quay ngược Khởi động động cơ quay ngược khi ngõ ra STR-SD là ON RH,RM,R L Chọn lựa đa tốc độ Chọn lựa nhiều tốc độ khi các ngõ RH, RM, RL với SD MRS Dừng ngõ ra Khi nối tắt hai cực MRS và SD trong khoảng 20ms thì sẽ ngắt tín hiệu ra của inverter.Tín hiệu này được dung để ngắt ngõ ra của inverter khi dừng động cơ bằng hãm từ . RES Reset Xóa trạng thái đang hoạt đông khi cho mạch hoạt động bảo vệ. Nối tắt 2 cực RES-SD trong 0.1s (hoặc hơn) sau đó hở mạch.Hệ số đặt phải luôn reset SD Tiếp điểm vào chung Nối với các tiếp điểm vào và đồng hồ hiển thị. Tiếp điểm ra có điện áp ra 24v Dc và dòng 0,1A. Page 8 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ PC Chân chung các transistor bên ngoài. Khi nối với một ngõ ra của transistor(ngõ ra cực thu hở),như là PLC .Dùng nguồn vào khoảng 24V DC, 0.1A. 10 Nguồn cung cấp để định tần số nguồn 5V DC. Dòng tải 10mA. 2 Định tần số (dòng điện) Khi ngõ vào từ 0-5V DC (hoặc từ 0-10V DC), tần số ra lớn nhất đạt được tại 5V (hoặc 10V).Ngõ vào và ngõ ra có quan hệ tỉ lệ. Có thể thay đổi mức điện áp 5V hay 10V bằng cách sử dụng Pr.73. Điện trở vào là 10KΩ. Điện áp vào có thể chịu đến 20V. 4 Thiết lập tần số (dòng điện ) Tín hiệu vào từ 4-20mA DC.Tần số ra lớn nhất tại20mA. Bộ inverter được điều chỉnh để tại 4mA cho ra tần số là 0Hz và 20mA cho tần số là 60Hz. Dòng tối đa có thể có thể chịu được là 30mA.Điện trở vào khoảng 250Ω 5 Ngõ vào chung để định tần số. Chân chung cho tín hiệu điều chỉnh tần số ( chân1,2 hoặc 4). Không được nối đất chân này. A, B, C Tín hiệu báo động ngõ ra. Tiếp điểm báo mạch bảo vệ của inverter đã hoạt động và ngõ ra đã dừng. 200V AC 0.3A hoặc 30V DC 0.3A. Khi báo động thì nối mạch giữa A-C và hở mạch giữa B-C RUN Inverter đang hoạt động Ngõ ra là mức thấp L khi tần số ra của inverter luôn hơn tần số bên ngoài Ngõ ra là mức cao H khi dừng inverter hoặc trong suốt quá trình hãm DC.Tải có thể cho phép chịu được là 24V DC 0.1A FU Dò tần số Ngõ ra ở mức L khi tần số ra cao hơn tần số định trước. Ngõ ra ở mức H khi tần số ra thấp hơn tần số định trước. Tải có thể chịu được là 24V DC 0.1A. SE Ngõ ra chung cực thu hở Đây là ngõ ra cho các chân RUN và FU Page 9 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ FM Dùng cho đồng hồ hiển thị Chọn một tần số từ ngõ ra và tần số ngõ ra là tuyến tính.Điện áp ra là dạng xung, vì thế có thể kết nối một đồng hồ hiển thị số. Đặc điểm xung : 1440xung/giây tại 60Hz. Giao tiếp Đầu nối PU Giao tiếp RS-485 có thể được thực hiện khi sử dụng đầu nối PU 2.2.Nguyên lí hoạt động: -Tín hiệu vào là điện áp xoay chiều một pha hoặc ba pha. Bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều. -Bộ lọc có nhiệm vụ san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu. -Nghịch lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều có tần số có thể thay đổi được. Điện áp một chiều được biến thành điện áp xoay chiều nhờ việc điều khiển mở hoặc khóa các van công suất theo một quy luật nhất định. -Bộ điều khiển có nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển theo một luật điều khiển nào đó đưa đến các van công suất trong bộ nghịch lưu. Ngoài ra nó còn có chức năng sau: - Theo dõi sự cố lúc vận hành - Xử lý thông tin từ người sử dụng - Xác định thời gian tăng tốc, giảm tốc hay hãm - Xác định đặc tính – momen tốc độ - Xử lý thông tin từ các mạch thu thập dữ liệu - Kết nối với máy tính. Mạch kích là bộ phận tạo tín hiệu phù hợp để điều khiển trực tiếp các van công suất trong mạch nghịch lưu. Mạch cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa mạch công suất với mạch điều khiển để bảo vệ mạch điều khiển. Màn hình hiển thị và điều khiển có nhiệm vụ hiển thị thông tin hệ thống như tần số, dòng điện, điện áp,… và để người sử dụng có thể đặt lại thông số cho hệ thống. Page 10 [...]... (RH,RM,RL,REX: ON) Page 19 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ 3.1.Các chức năng ứng dụng của tham số 3.1.1 Bù momen (Pr.0 , Pr.46, Pr.112 ) 3.1.2 Giới hạn tần số ngõ ra: Điều chỉnh tần số về Max hoặc Min: Pr.1 :tần số tối đa Pr.2 : tần số tối thiểu Tần số ngõ ra có thể nằm giữa giá trị tần số max và tần số min Page 20 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Chú ý : Nếu chúng ta cần tần số ngõ ra bằng 120Hz... Nhảy tần số Thời gian tăng tốc/ giảm tốc nhảy Mặc định 5 Hz 0.5 s Phạm vi 0 đến 400 Hz 0 đến 3600/360s Hoạt động từ tín hiệu bên ngoài: Page 25 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Hoạt động nhảy chế độ PU Page 26 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Page 27 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Bước nhảy tần số Để bỏ qua các tần số cộng hưởng của máy móc nhỏ, nhảy qua tần số đó.Có thể thiết lập 3 điểm nhảy tần. .. 0.5 s 0 120 – 400Hz 120 Hz Page 15 Tìm Hiểu Biến Tần 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 số tốc độ cao Tần số điện áp chuẩn Tần số Acc/Dec Bô đếm thời gian Acc/Dec Bộ cản giảm tốc cấp 1 Bộ cản giảm tốc cấp 2 Bộ hãm điện trở ngoài Bước nhảy tần số 1A Bước nhảy tần số 1B Bước nhảy tần số 2A Bước nhảy tần số 2B Bước nhảy tần số 3A Bước nhảy tần số 3B Tốc độ hiển thị Momen khuếch... thực thi.Đặt tần số hoạt động bằng cách dung núm vặn điều chỉnh tần số ngay trên khối Inverter Page 13 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Page 14 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ 2 HOẠT ĐỘNG BÊN NGOÀI/BẢNG ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG BÊN NGOÀI: Sử dung Pr 79 SET lên chế độ 2 để chuyển từ điều khiển trên inverter sang điều khiển các thông số bên ngoài bằng tín hiệu khởi động và bảng chỉ dẫn tần số 2.4.Danh... 0 0 – 9999 1234 Page 16 Tìm Hiểu Biến Tần 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 66 Độ nhạy SU Thời gian tăng tốc lần 2 Thời gian giảm tốc lần 2 Tăng Monmen lần 2 ( bằng tay) Tần số nền V/F lần 2 Giảm dòng lần 2 Giảm tần số lần 2 Phát ra tần số lần 2 Chọn LED hiển thị Chọn hiển thị thanh cái PU Chọn hiển thị cấp PU Lựa chọn biến đổi tần số Bộ điều chỉnh tần số Bộ điều chỉnh dòng... yêu cầu điện áp cấp phải ổn định Bộ nguồn có nhiệm vụ tạo ra nguồn điện thích hợp đó 2.3.Các chức năng của màn hình hiển thị và các phím: Page 11 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Page 12 Tìm Hiểu Biến Tần Phím GVHD: Lê Long Hồ Công dụng Dùng để thay đổi tần số và tham số cài đặt Nhấn phím này động cơ quay thuận Nhấn phím này động cơ quay ngược Chức năng ngừng: Nhấn phím này để ngừng motor và cùng... được tần số cơ bản được cài đặt ở Pr.20 Pr.8 : thời gian giảm tốc,là thời gian tính từ lúc (stop) tần số cơ bản được cài đặt ở Pr.20 giảm về 0 Hz Pr.20 :mốc thời gian tăng tốc/ giảm tốc Pr.21 :số gia thời g ian tăng tốc/giảm tốc Page 21 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Pr.9: rơ le nhiệt,điện Cài đặt bảo vệ quá nhiệt động cơ.chẳng hạn như ,bình thường giá trị dòng điện định mức của động cơ ở tần số... đang sử dụng Pr.38: tần số tại 5V (10V) ngỏ vào Có thể thiết lập tần số khi tần số thiết lập ngỏ vào từ bên ngoài là 5V hoặc 10VDC Chú ý: không cần thiết lập điện áp ngỏ vào là 5V hoặc 10VDC giữa các đầu ra chân 2 và 4 Pr.39: tần số tại ngỏ vào 20Ma Tần số được thiết lập từ bên ngoài inverter có thể thiết lập tần số sử dụng cho 20mA Pr.41: độ nhạy của tần số Pr.42 – Pr.43: độ lệch tần số ngỏ ra Pr.44... , 9999 0 to 400 Hz , 9999 0 to 400 Hz , 9999 0 to 400 Hz , 9999 Page 24 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ Chúng ta có thể điều chỉnh 17 tốc độ khác nhau bằng cách phối hợp giữa tần số Max và tần số Min Khi sử dụng chân trung gian REX thì phải điều khiển thong số Pr.180-Pr183 3.1.5 Jog operation (Pr.15, Pr.16 ) Có thể cài đặt tần số và thời gian tăng tốc / giảm tốc cho hoạt động nhảy.Hoạt động nhảy... 17 18 Tên Biên độ cài đặt Tăng Moment ( bằng tay) Tần số cực đại Tần số cực tiểu Tần số gốc Cài đặt tốc độ cao Cài đặt tốc độ trung bình Cài đặt tốc độ trung bình Thời gian tăng tốc Thời gian giảm tốc Rơ le nhiệt điện tử Tần số hãm DC Thời gian hãm DC Điện áp hãm DC Tần số khởi động Chọn tải ứng dụng Tần số rung 0 đến 30 % Chọn nhiệt bên ngoài Giới hạn tần Mặc định 6/4/3/2/1% 0 – 120 Hz 0 – 120 Hz 120Hz . 35 Page 3 Tìm Hiểu Biến Tần GVHD: Lê Long Hồ CHƯƠNG I : CẤU TẠO CỦA BIẾN TẦN INVERTER I./ TÌM HIỂU BIẾN TẦN. 1.1 Biến tần là gì? - Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều từ tần số. cấp vào biến tần. 1.2 Phân loại biến tần Biến tần thường được chia làm hai loại: - Biến tần trực tiếp - Biến tần gián tiếp 1.2.1 Biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp là bộ biến đổi tần số. 01 Chương I CẤU TẠO BIẾN TẦN INVERTER I. Tìm hiểu về biến tần Trang03 1 .Biến tần và tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp Trang 03 1.1 .Biến tần là gì Trang 03 1.2.Phân loại biến tần Trang 03 1.3.Tầm